引水管道工程論文

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1石獅市引水二期工程頂管施工技術建議

基于石獅市引水二期工程頂管施工的背景概況，以及結(jié)合工程實地勘察現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)工程在控制和調(diào)整頂管方向、吊裝與焊接管道、配置主頂油缸等方面的施工技術難度比較大，筆者認為有必要借助人工頂管技術，具體的施工技術方法如下：

1.1總頂力計算

為精準計算出總頂力，需要考慮頂進深度范圍內(nèi)不同質(zhì)量土質(zhì)的情況，并選取合適的開挖與頂進施工方法：

（1）土質(zhì)較好情況。頂進深度范圍內(nèi)，較好的土質(zhì)為粘土、亞粘土和含水量較大的亞粘土，這種土質(zhì)開挖后，容易成拱，土質(zhì)系數(shù)在1.5～2.0之間，在此取值2.0。建議采用先開挖后頂進的施工方法，其總頂力可根據(jù)土質(zhì)系數(shù)與頂進管子自重計算，其中頂進管子單位自重為0.789t/m，而頂進管道總長度為108.7m，可得出總自重為85.76t，總頂力為171.52t。與此同時，鑒于實際工程存在諸多復雜的不確定性因素，因此總頂力需加上設備51.46t的儲備能力，最終得出頂進總頂力為222.98t。

（2）土質(zhì)較差情況。頂進深度范圍內(nèi)，較差的地質(zhì)為砂質(zhì)粘性土、含水量較大粉細砂，這種土質(zhì)開挖后，不容易成拱，土質(zhì)系數(shù)在3～4之間，建議采用先頂進后開挖的施工方法。根據(jù)工程提供統(tǒng)計資料，確定頂管正阻力為70.34t，頂管側(cè)摩擦力為273.05t，最終確定頂管阻力343t，即克服頂管阻力所需總頂力為343t。綜合兩種假設的條件，筆者建議本工程可借助2個250t的千斤頂作為頂進動力設備，即滿足500t的總頂力需求。另外以鋼管外徑和鋼管壁厚作為參數(shù)，其中取值1.62m，取值0.032m，根據(jù)公式，可計算出單位鋼管承受的最大破壞力為3418.3t。由此可見，最終判斷出鋼管在2個250t千斤頂?shù)捻斄ψ饔孟?，不會造成任何損傷。

1.2設備選型、配置與安裝

本工程頂進施工所需設備的選型與配置情況，具體如表1所示。在做好頂進施工設備選型與配置工作的基礎上，需要進行頂管設備的安裝，其中主要有導軌安裝、承壓壁設置、主頂設備安裝等。

（1）導軌安裝。本工程所使用的導軌，為裝配式導軌，這種導軌需要穩(wěn)固安裝在砼基礎面之上，以便在頂進施工時，能夠承受各種負載作用，同時保證不會出現(xiàn)位移、變形、沉降等問題。安裝導軌時，一方面需要對管道中心點位置進行詳細復核，然后根據(jù)設計管底標高平行設置導軌面，另一方面是在頂進施工時，根據(jù)實際需求對導軌進行復測調(diào)整，旨在保證頂進軸線的精度。

（2）承壓壁設置。頂進施工需要借助承壓壁克服頂力的影響，因此要求承壓壁具有一定的強度與剛度。本工程承壓壁的承壓面以枕木與鋼板為主材，其中枕木規(guī)格為20cm×20cm，鋼板襯厚為15cm，并且垂直于頂進軸線，以及在設置到位后，利用鋼絲將其綁縛牢固，以免在頂進施工中出現(xiàn)傾斜。

（3）其他設備安裝。在安裝導軌和設置承壓壁之后，還應該重點把關主頂設備的安裝和管節(jié)安裝，安裝時要求在沉井中測量放樣中心線，然后在安裝好頂機架、主頂裝置和頂進管機之后，將管節(jié)依次吊裝、頂進和拼裝，直至管節(jié)安裝到位，方可出洞。

1.3頂進施工

在選型、配置和安裝好頂管施工設備之后，根據(jù)案例工程的特點，并秉著保證施工質(zhì)量與安全目標的原則，按照以下方法進行頂進施工：

（1）鋼管接頭的測量控制。本工程所選用的鋼管接口，都以焊接作固定處理，在頂進施工期間，如果頂進方向稍偏，很有可能導致鋼管變形，甚至是接口脫焊。筆者認為頂進施工時務必進行縝密測量，以控制好頂進的方向，并調(diào)整頂進的力度，如果發(fā)現(xiàn)存在偏差，需要第一時間調(diào)整方向，同時檢查鋼管的順直程度和接口是否脫焊，必要時作更換鋼管處理。

（2）頂進施工細節(jié)控制。頂管機頭的控制，頂進時保持該設備與土體界面的平衡，以此規(guī)避頂進時地面沉降問題的出現(xiàn)。頂進偏心度的控制，可在頂進的同時增加檢測頻率，及時糾正管道軸線的偏差。頂進摩阻力控制的具體的做法是將改性石蠟涂抹在管道的外壁，并適當增加頂進的長度，即可減少頂進時的摩阻力。不穩(wěn)定土層的控制，本工程某些部位的土層不穩(wěn)定，頂進時存在地面變形和土體位移的現(xiàn)象，筆者建議以水泥注漿的方式進行加固，同時實時觀察土層的變化情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應予以及時預防。地下水壓控制，本工程地下水位大約1m，頂進期間水壓過大，而頂管地面沒有其他的建筑物，因此建議在地下水壓過大的位置，施打降水井進行排水。頂進與出土平衡的控制，為避免流砂和塌方的影響，頂進同時應該控制土體的開挖量，不得出現(xiàn)超挖行為，以及保持頂管軸線平衡。

（3）地下障礙物處理。地下障礙物直接影響頂管施工的進度與質(zhì)量，本工程主要的地下障礙物，有地下廢棄管線、孤石和磚墻等，為避免地下障礙物對頂管施工的影響，在施工前，需要根據(jù)現(xiàn)場勘察資料，檢查是否存在與頂管管路沖突的障礙物，以便適時調(diào)整管路設計路線。在施工時，如果發(fā)現(xiàn)存在地下障礙物，需以開挖或者使用鋼套筒的方式，排除地下障礙物，但期間需要糾正機頭推擠反力造成的偏差。

（4）頂管軸線測量及管道糾偏。通過地下導線測量，可控制頂管軸線，具體的做法是從工作井地面開始，往井底方向引測，測量導線長度約為7m，即可控制長109m左右的頂管線路，適時需要借助全站儀、控制箱、工作井測站、電腦控制臺等，以較高的測量精度要求，將起始邊點位誤差控制在2mm以內(nèi)，其測量方法如圖2所示。以上的頂管軸線測量，需要在每次頂入土層中約30cm的時候進行至少1次，以及在每次頂入土層中約100cm的時候進行至少1次，如果存在頂管軸線偏差，則必須要根據(jù)實際情況增加測量的頻率。關于頂管軸線偏差的糾正，根據(jù)偏差的大小，以及判斷偏差是否存在增大趨勢，進而對不同油壓狀態(tài)下的千斤頂機頭長度進行調(diào)節(jié)，將每次糾偏角度控制在10'～20'范圍內(nèi)，以較為緩慢的速度，將偏移的頂進管道，重新調(diào)整在設計的軸線上。

1.4頂管施工時地面沉降控制

本次引水管道工程的頂管施工，多次穿越外環(huán)線的主干道，對周圍的建筑物造成一定影響，其中地面沉降的影響最為明顯。工程在頂管施工時，上部建筑物的基礎與頂管軸線距離較近，而所穿越位置的土層不穩(wěn)定，容易引起局部的地面沉降。為此，在頂管施工同時，應該采取措施控制地面的沉降。

（1）為提高控制地表沉降的精度，筆者建議采用人工掘進的方式配合施工，但期間必須控制好掘進的泥水壓力，其壓力控制的最佳狀態(tài)大約在高于地下水壓力0.01MPa，該壓力值有利于頂管開挖面穩(wěn)定性的控制。

（2）頂進施工期間，管道外壁背土容易擾動土地，并造成建筑空隙，適時應當遵循“觸變泥漿套”原理，在管道外壁建立觸變泥漿潤滑套，以及時填充頂管造成的建筑空隙。但填充時需要同時進行工作井口壓漿、機尾壓漿、管道沿線補漿。

（3）完成頂進施工工序后，為了避免管道出現(xiàn)后期沉降問題，需在觸變泥漿壓注孔接頭拆除之前，利用觸變泥漿，將每個觸變泥漿壓注孔球閥里面的水泥漿置換出來；置換泥漿時，需在釋放水泥漿的同時，依次將觸變泥漿壓注進去。

（4）在置換泥漿的同時，還應該觀測與控制管道后期的沉降，期間重點監(jiān)測頂管施工位置的地表、管線持續(xù)與周圍建筑，并根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，采取注漿加固措施，將管道的沉降控制于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

1.5管道功能性試驗

在管道頂進施工及其他工序完工后，需進一步試驗管道的功能性，其試驗的參照標準為《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》，檢查管道工作壓力大小，如果工作壓力超出0.1MPa壓力值，則需要進行水壓試驗。本工程管道水壓試驗結(jié)果。試驗結(jié)果可看出，本引水管道頂管施工達標。

2結(jié)語

文章通過研究，以石獅市引水二期工程為例，基本明確了引水管道工程頂管施工技術的應用方法，但鑒于不同引水管道工程頂管施工條件與要求的差異性，要求其他引水管道工程在參考借鑒本工程頂管施工方法時，需緊密結(jié)合本身工程的實際情況，對以上施工技術予以靈活應用。